C#，字符串匹配（模式搜索）KMP算法的源代码与数据可视化

D.E.Knuth

J.H.Morris

一、KMP算法

KMP 算法（Knuth-Morris-Pratt 算法）是其中一个著名的、传统的字符串匹配算法，效率比较高。

KMP算法由D.E.Knuth，J.H.Morris和V.R.Pratt在 Brute-Force算法的基础上提出的模式匹配的改进算法。因此人们称它为“克努特—莫里斯—普拉特算法”，简称KMP算法。KMP算法的核心是利用匹配失败后的信息，尽量减少模式串与主串的匹配次数以达到快速匹配的目的。Brute- Force算法在模式串中有多个字符和主串中的若干个连续字符比较都相等，但最后一个字符比较不相等时，主串的比较位置需要回退。KMP算法在上述情况下,主串位置不需要回退，从而可以大大提高效率。

要点：实现方法主要是通过一个LPS（Longest Proper Suffix）数组实现，数组本身包含了模式串的局部匹配信息。

KMP算法的时间复杂度为O(m+n) 。

有些人以为讲清楚了，其实没有。

学习算法，阅读文字浪费时间，看图及阅读代码最好。

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二、运行效果

本文源代码的运行效果：

三、核心代码

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;namespace Legalsoft.Truffer.Algorithm
{/// <summary>/// 字符串匹配（模式搜索）算法集锦/// </summary>public static partial class PatternSearch{/// <summary>/// 字符串匹配的KMP算法/// </summary>/// <param name="text"></param>/// <param name="pattern"></param>public static List<int> KMP_Search(string text,string pattern){List<int> matchs = new List<int>();int M = pattern.Length;int N = text.Length;int[] lps = new int[M];int j = 0;Build_LPS_Array(pattern, M, lps);int i = 0;while (i < N){if (pattern[j] == text[i]){j++;i++;}if (j == M){matchs.Add(i - j);j = lps[j - 1];}else if (i < N && pattern[j] != text[i]){if (j != 0){j = lps[j - 1];}else{i = i + 1;}}}return matchs;}/// <summary>/// 构造 LPS 数组/// 最长后缀数组，Longest Proper Suffix /// </summary>/// <param name="pattern"></param>/// <param name="M"></param>/// <param name="lps"></param>private static void Build_LPS_Array(string pattern, int M, int[] lps){lps[0] = 0;int len = 0;int i = 1;while (i < M){if (pattern[i] == pattern[len]){len++;lps[i] = len;i++;}else{if (len != 0){len = lps[len - 1];}else{lps[i] = len;i++;}}}}}
}